TOP-9 công nghệ tiết kiệm năng lượng đột phá của tương lai

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Tin tức mới về khoa học và công nghệ. Chúng tôi xuất bản những khám phá mới nhất của các nhà khoa học, đánh giá kỹ thuật, tin tức mới nhất từ Internet và công nghệ cao.

Pin mặt trời mới phá kỷ lục hiệu quả

Xếp các tế bào năng lượng mặt trời perovskite lên trên các tế bào năng lượng mặt trời silicon là một cách để tăng lượng ánh sáng mặt trời được sử dụng.

Việc sử dụng các tế bào quang điện mặt trời như một nguồn năng lượng tái tạo đang gia tăng khi công nghệ trở nên hiệu quả hơn và ít tốn kém hơn.

Xếp chồng các tế bào năng lượng mặt trời perovskite lên trên các tế bào silicon là một cách để tăng lượng ánh sáng mặt trời được sử dụng, và hiện các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Úc đã phá kỷ lục về hiệu suất đối với các tế bào năng lượng mặt trời song song này.

Các nhà nghiên cứu cho biết các tế bào năng lượng mặt trời mới của họ dựa trên perovskite và silicon đã đạt được hiệu suất 27,7% trong việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng. Con số này cao hơn gấp đôi so với những gì công nghệ có thể tạo ra chỉ 5 năm trước (13,7%), và đây là một bước tiến tốt so với các báo cáo cách đây hai năm - 25,2%.

Điều thú vị là công nghệ này đã vượt trội hơn hầu hết các tấm pin mặt trời bán sẵn trên thị trường, vốn dao động quanh mốc hiệu suất 20%. Chúng chỉ dựa trên silicon và dự kiến sẽ đạt giới hạn tối đa trong vài năm tới.

Cả silicon và perovskite đều tốt trong việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng, nhưng khi kết hợp với nhau, chúng còn hoạt động tốt hơn. Điều này là do hai vật liệu hấp thụ ánh sáng có bước sóng khác nhau - silicon chủ yếu thu ánh sáng đỏ và hồng ngoại, trong khi perovskite chuyên về màu xanh lục và xanh lam.

Để tận dụng tối đa điều này, các nhà nghiên cứu xếp các tế bào perovskite trong mờ lên trên các tế bào silicon. Perovskite chọn những gì nó cần, trong khi các bước sóng khác được lọc thành silicon.

Các nhà khoa học hiện đang làm việc để nâng cao hiệu quả hơn nữa, với việc công nghệ thương mại hóa đang ngày càng đến gần. Theo các nhà nghiên cứu, hiệu suất phải đạt khoảng 30% trước khi sản xuất hàng loạt, và điều này dự kiến sẽ xảy ra vào năm 2023.

Hệ thống hình ảnh 3D mới có thể chụp các photon đơn lẻ

Công nghệ mới là minh chứng thực tế đầu tiên về giảm nhiễu đơn photon

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Stevens đã tạo ra một hệ thống hình ảnh 3D sử dụng các đặc tính lượng tử của ánh sáng để tạo ra hình ảnh sắc nét hơn 40.000 lần so với công nghệ hiện tại. Khám phá này mở đường cho việc sử dụng hiệu quả hệ thống LIDAR trong ô tô tự lái và hệ thống lập bản đồ vệ tinh, thông tin liên lạc trong không gian, v.v.

Công trình giải quyết một vấn đề lâu dài với LIDAR, nó bắn tia laser vào các mục tiêu ở xa và sau đó phát hiện ánh sáng phản xạ. Mặc dù các máy dò ánh sáng được sử dụng trong các hệ thống này đủ nhạy để tạo ra hình ảnh chi tiết của một vài photon - các hạt ánh sáng cực nhỏ, nhưng rất khó để phân biệt các mảnh phản xạ của ánh sáng laser với ánh sáng nền sáng hơn như ánh sáng mặt trời.

Các nhà khoa học cho biết: “Các cảm biến của chúng ta càng trở nên nhạy cảm thì chúng càng trở nên nhạy cảm hơn với tiếng ồn xung quanh. "Đây là vấn đề mà chúng tôi hiện đang cố gắng giải quyết." Công nghệ mới là minh chứng thực tế đầu tiên về khả năng khử nhiễu đơn photon bằng kỹ thuật gọi là Chế độ phân loại tham số lượng tử hoặc QPMS, được đề xuất lần đầu tiên vào năm 2017.

Không giống như hầu hết các công cụ lọc tiếng ồn dựa vào xử lý hậu kỳ phần mềm để làm sạch hình ảnh nhiễu, QPMS xác nhận chữ ký ánh sáng lượng tử bằng cách sử dụng quang học phi tuyến tính kỳ lạ để tạo ra hình ảnh sạch hơn theo cấp số nhân ở cấp cảm biến.

Tìm kiếm một photon cụ thể mang thông tin giữa tiếng ồn xung quanh giống như cố gắng giật một bông tuyết ra khỏi một trận bão tuyết - nhưng đó chính xác là điều mà các nhà nghiên cứu đã thành công. Họ mô tả một phương pháp in các thuộc tính lượng tử nhất định vào một xung đi của ánh sáng laze và sau đó lọc ánh sáng tới để cảm biến chỉ phát hiện các photon có các đặc tính lượng tử phù hợp.

Kết quả: một hệ thống hình ảnh cực kỳ nhạy cảm với các photon quay trở lại từ mục tiêu của nó, nhưng lại bỏ qua hầu như tất cả các photon nhiễu không mong muốn. Cách tiếp cận này tạo ra hình ảnh 3D sắc nét, ngay cả khi mỗi photon mang tín hiệu bị át bởi nhiều photon nhiễu hơn.

Patrick Rain, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Bằng cách xóa phát hiện photon ban đầu, chúng tôi đẩy lùi ranh giới của hình ảnh 3D chính xác trong môi trường 'ồn ào'. "Chúng tôi đã chứng minh rằng chúng tôi có thể giảm lượng nhiễu khoảng 40.000 lần so với những gì mà công nghệ hình ảnh tiên tiến nhất có thể cung cấp."

Về mặt thực tế, tính năng khử nhiễu QPMS có thể cho phép sử dụng LIDAR để tạo ra hình ảnh 3-D chính xác, chi tiết ở khoảng cách lên đến 30 km. QPMS cũng có thể được sử dụng để liên lạc trong không gian sâu, nơi ánh sáng chói gắt từ mặt trời thường làm át đi các xung laser ở xa. Có lẽ thú vị nhất, công nghệ này cũng có thể cung cấp cho các nhà nghiên cứu một cái nhìn rõ ràng hơn về những bộ phận nhạy cảm nhất trên cơ thể con người.

Bằng cách cung cấp hình ảnh đơn photon gần như im lặng, hệ thống sẽ giúp các nhà nghiên cứu tạo ra những hình ảnh rõ ràng, chi tiết cao về võng mạc của con người bằng cách sử dụng các chùm tia laser gần như vô hình, mờ nhạt sẽ không làm hỏng các mô nhạy cảm của mắt.

Vệ tinh nano "Swan" sẽ được đưa vào vũ trụ trên một cánh buồm mặt trời

Vệ tinh nano "Lebed" của Nga có thể trở thành tàu vũ trụ đầu tiên rời quỹ đạo Trái đất bằng cánh buồm mặt trời. Một mô hình bay của vệ tinh có thể được trình bày trong ba năm, sau đó sẽ có một chuyến bay thử nghiệm.

Kỹ thuật này được lên kế hoạch sử dụng cho các nhiệm vụ nghiên cứu, sẽ trở nên rẻ hơn do việc loại bỏ việc sử dụng động cơ đẩy hạng nặng - điều này sẽ làm giảm tổng trọng lượng của tàu thăm dò trong nước. Sự khác biệt chính giữa Lebed và các thiết kế nước ngoài là thiết kế cánh quạt hai cánh độc đáo của cánh buồm, giúp nó có thể tăng diện tích lên gấp 10 lần. Là giảng viên cao cấp của trường Đại học Kỹ thuật Nhà nước Matxcova đứng tên. Bauman Alexander Popov, một cánh buồm quay hai cánh, được cấp bằng sáng chế của trường đại học, sẽ được lắp đặt trên Swan, không cần khung để triển khai. “Nhờ đó, chúng tôi kỳ vọng sẽ tăng diện tích của nó lên gấp 10 lần với cùng trọng lượng của cấu trúc,” nhà khoa học lưu ý.

Theo Popov, thiết bị mới sẽ được xe phóng đưa lên quỹ đạo có độ cao 1.000 km. Sau đó, nó sẽ bắt đầu một vòng quay có kiểm soát, bắt đầu bằng cách đóng các động cơ điện nhiệt - các máy bay phản lực (chúng sẽ nhận năng lượng cần thiết từ các tấm pin mặt trời). Đồng thời, do lực ly tâm, hai cánh buồm có lớp phủ phản xạ một mặt sẽ được phóng từ các trụ đặc biệt ở cả hai phía của vệ tinh. Tổng chiều dài của chúng sẽ là khoảng 320 m.

Các nhà khoa học đã được cấp bằng sáng chế cho hệ thống cung cấp năng lượng của Trái đất từ không gian

Theo dữ liệu trên trang web của Cục Sở hữu trí tuệ, Viện Kỹ thuật Vô tuyến Mátxcơva thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã nhận được bằng sáng chế cho một hệ thống truyền năng lượng từ một nhà máy điện mặt trời quay quỹ đạo tới Trái đất.

Theo tài liệu, các nhà khoa học đề xuất triển khai một nhà máy điện mặt trời không gian ở độ cao từ 300 đến 1000 km và khi bay qua một điểm tiếp nhận trên mặt đất, truyền năng lượng tích lũy trong pin của nhà máy điện bằng vi sóng.

Đồng thời, một bằng sáng chế tương tự của Mỹ năm 1971 được chỉ ra trong bằng sáng chế của Nga, trong đó ý tưởng tạo ra một nhà máy năng lượng mặt trời lần đầu tiên được đưa ra. Sau đó, người ta đề xuất đặt nhà máy điện trên quỹ đạo địa tĩnh với độ cao 36 nghìn km, cho phép nó luôn ở trên cùng một phần bề mặt Trái đất và do đó đảm bảo năng lượng truyền liên tục cho Trái đất.. Tuy nhiên, trong trường hợp này, trạm thu phải được đặt ở đường xích đạo. Đề xuất của Nga giúp nó có thể chuyển năng lượng đến các vùng khác trên Trái đất.

Vào năm 2018, phó tổng giám đốc thứ nhất của Shvabe đang nắm giữ, Sergei Popov, trong một cuộc phỏng vấn với RIA Novosti, cho biết rằng các nhà khoa học Nga đang phát triển một tia laser quỹ đạo với một gương lặp lại, có thể truyền năng lượng mặt trời đến những phần đó của Trái đất nơi không thể hoặc cực kỳ khó xây dựng các nhà máy điện, bao gồm cả số đến Bắc Cực.

Hệ thống nhận dạng sẽ cho phép máy bay không người lái bay nhanh hơn 10 lần và không bị rơi

Các kỹ sư từ Đại học Zurich (Thụy Sĩ) đã trình bày một hệ thống tránh va chạm về cơ bản mới cho máy bay không người lái - chưa có gì nhanh hơn và chính xác hơn trên thế giới. Họ tiến hành từ thực tế rằng tốc độ phản ứng 20-40 mili giây, như trong nhiều hệ thống không người lái thương mại, không đủ để tổ chức chuyển động an toàn của máy bay không người lái tốc độ cao. Để chứng minh khả năng của đứa con tinh thần của mình, người Thụy Sĩ đã sử dụng trò chơi bouncer, dạy cho máy bay không người lái thành thạo né tránh những quả bóng bay vào chúng.

Vấn đề về thời gian phản ứng của máy bay không người lái trước chướng ngại vật có hai nguyên nhân. Thứ nhất, tốc độ di chuyển của phương tiện bay cao so với phương tiện bay trên mặt đất. Thứ hai, khả năng tính toán yếu, do đó các hệ thống trên bo mạch không có thời gian để phân tích tình hình và nhận biết nhiễu. Như một giải pháp, các kỹ sư đã thay thế các cảm biến bằng "camera sự kiện", tăng tốc độ phản ứng lên 3,5 mili giây.

Máy ảnh sự kiện chỉ phản ứng với những thay đổi về độ sáng của từng pixel trong khung và bỏ qua những pixel khác, do đó, nó cần xử lý rất ít thông tin để phát hiện một đối tượng chuyển động trên nền tĩnh hoặc ít vận động. Do đó, tốc độ phản ứng cao, nhưng trong quá trình thí nghiệm thực tế, hóa ra không phải máy bay không người lái hiện tại và máy ảnh đều phù hợp cho mục đích này. Công lao của các kỹ sư Thụy Sĩ là họ đã làm lại cả máy ảnh và nền tảng của quadcopters, cộng với việc họ đã phát triển các thuật toán cần thiết, trên thực tế, tạo ra một hệ thống mới.

Khi chơi trò ném bóng, một máy bay không người lái với hệ thống như vậy trong 90% trường hợp có thể tránh được một quả bóng được ném vào nó với tốc độ 10 m / s, từ khoảng cách chỉ 3 m. một camera, nếu biết trước kích thước của giao thoa - sự hiện diện của hai camera cho phép anh ta tính toán chính xác tất cả các tham số của giao thoa và đưa ra quyết định đúng đắn. Hiện các kỹ sư đang nghiên cứu thử nghiệm hệ thống trong chuyển động, khi bay trên các tuyến đường khó. Theo tính toán của họ, kết quả là các UAV sẽ có thể bay nhanh hơn gấp 10 lần so với hiện tại, mà không có nguy cơ va chạm.

Các nhà khoa học Singapore đã học được cách chế tạo aerogel tuyệt vời từ lốp xe cũ

Các nhà khoa học tại Đại học Quốc gia Singapore đã vô cùng bức xúc trước thực tế chỉ có 40% lốp xe đã qua sử dụng được đem đi tái chế, vì vậy họ đã đặt ra để tìm ra một giải pháp thay thế cho vấn đề này. Không có kế hoạch rõ ràng, chỉ có một ý tưởng - tách cao su khỏi vật liệu làm lốp và tạo cho nó một hình dạng mới. Ví dụ, biến nó thành một đế aerogel xốp - một cấu trúc tế bào, trong đó các tế bào chứa đầy khí.

Trong quá trình thử nghiệm, các nhà khoa học ngâm các mảnh lốp mỏng trong hỗn hợp dung môi "thân thiện với môi trường" và nước để làm sạch cao su khỏi các tạp chất. Sau đó, dung dịch được phân hủy cho đến khi hình thành một khối đồng nhất, làm lạnh đến -50 ° C và đông khô trong buồng chân không trong 12 giờ. Đầu ra là một aerogel dày đặc và nhẹ.

Không giống như các loại aerogel khác, phiên bản làm từ cao su hóa ra cứng hơn nhiều lần. Và sau khi áp dụng lớp phủ từ methoxytrimethylsilane, nó cũng trở nên kháng nước, điều này ngay lập tức xác định lĩnh vực ứng dụng đầy hứa hẹn của nó - như một chất hấp thụ để thanh lý dầu tràn. Thùng rác của ngày hôm qua sẽ giúp loại bỏ một loại rác thải và ô nhiễm khác.

Nhưng trên hết, các nhà khoa học Singapore hài lòng với khía cạnh kinh tế của phát minh này. Tạo một tấm aerogel cao su có diện tích 1 m vuông. và dày 1 cm mất 12-13 giờ và giá $ 7. Quy trình này có thể dễ dàng mở rộng quy mô và trở thành một hoạt động kinh doanh hấp dẫn về mặt thương mại. Đặc biệt, với trữ lượng khổng lồ và nguồn nguyên liệu rẻ.

Một chiếc taxi bay không người lái đang được phát triển ở Liên bang Nga

Một chiếc taxi không người lái đang được tạo ra ở Nga, có thể vận chuyển hành khách trên quãng đường 500 km với tốc độ bay 500 km / h. Mô hình thử nghiệm đầu tiên được lên kế hoạch tạo ra vào năm 2025, nó sẽ được sử dụng để cất và hạ cánh thẳng đứng.

Tờ Izvestia viết rằng dự kiến sẽ có thêm một mẫu máy bay nữa được sản xuất với sức chở 500 kg (4 hành khách).

Taxi hàng không như vậy chủ yếu được thiết kế để sử dụng ở các thành phố có dân số hơn một triệu người và ở các vùng lớn nhất của đất nước. Các nhà phát triển của Tổ chức Sáng kiến Công nghệ Quốc gia (NTI) giải thích việc sử dụng phương tiện này sẽ trở nên phù hợp do thiếu đường băng ở Nga.

“Tốc độ cao của phương tiện sẽ được đảm bảo bởi một tổ máy tua bin khí lắp trên tàu và kết nối với máy phát điện. Nó cung cấp năng lượng cho sáu động cơ tĩnh thông qua một pin siêu tụ điện,”Pavel Bulat, Phó đồng giám đốc nhóm công tác Aeronet tại NTI, cho biết. Theo ông, các động cơ sẽ quay các quạt nâng và duy trì, các quạt này sẽ được thu lại hoàn toàn vào thân máy bay, đóng vai trò như một chiếc cánh. Việc điều khiển được lên kế hoạch thực hiện bằng bánh lái phản lực và bằng cách thay đổi véc tơ lực đẩy. Các thiết bị điện tử của xe sẽ được làm bằng silicon cacbua thay vì silicon truyền thống.

Vật liệu cơ thể cũng sẽ được đổi mới. Các nhà thiết kế sẽ sử dụng hợp kim nhôm và scandium mới nhất. Nó được phát triển tại Viện Vật liệu Hàng không toàn Nga. Điều này sẽ tạo ra một thân máy bay hàn hoàn toàn bằng kim loại nhẹ.

Toyota và Lexus phát triển công nghệ để biến việc cướp xe trở nên vô nghĩa

Trộm cắp xe hơi là một trong những rắc rối lớn nhất mà chủ sở hữu xe hơi phải đối mặt. Ngay cả các hệ thống báo động không phải lúc nào cũng đáp ứng được nhiệm vụ của chúng, nhưng các nhà sản xuất đã có một giải pháp tiên tiến hơn. Từ năm 2020, toàn bộ thương hiệu Toyota và Lexus tại Nga sẽ được bảo vệ bằng mã nhận dạng chống trộm độc nhất T-Mark / L-Mark.

Mã nhận dạng là dấu hiệu của một chiếc ô tô với các vết nhỏ từ một tấm phim có đường kính 1 mm, trên đó áp dụng một mã PIN duy nhất, được liên kết với số VIN của một chiếc ô tô cụ thể. Tổng cộng, có tới 10.000 điểm như vậy được áp dụng cho các bộ phận và cụm cơ thể khác nhau. Bạn có thể kiểm tra sự tuân thủ của họ đối với xe "đính kèm" trên các trang toyota.ru và lexus.ru.

Việc sử dụng dấu hiệu cho phép các cơ quan thực thi pháp luật và người mua xe ô tô đã qua sử dụng xác minh dữ liệu "hộ chiếu" của chiếc xe với ngày sản xuất thực tế, thiết bị, chế tạo và số động cơ và các đặc điểm khác. Nhà sản xuất coi bộ nhận diện là một giải pháp làm giảm đáng kể sự quan tâm của những kẻ không tặc đối với xe Toyota và Lexus, đồng thời loại trừ khả năng chúng bán lại xe trên thị trường thứ cấp.

Chiếc xe đầu tiên nhận được dấu L trên thị trường trong nước là Lexus ES - theo nhà sản xuất, tính đến thời điểm hiện tại chưa có trường hợp mất cắp nào đối với chiếc sedan được trang bị dấu chống trộm này. Ngoài ra, chủ sở hữu của những chiếc xe được đánh dấu có chiết khấu lên đến 15% theo chính sách CASCO đối với rủi ro mất cắp. Dự kiến, quá trình trang bị T-Mark / L-Mark cho hàng loạt thương hiệu Toyota và Lexus tại Nga sẽ hoàn thành trong năm 2020.

Động cơ điện của Nga trên chất siêu dẫn sẽ được thử nghiệm trong chuyến bay

Các chuyên gia từ TsIAM được đặt tên sau PI Baranov bắt đầu chuẩn bị cho việc thử nghiệm nhà máy điện hybrid đầu tiên ở Nga với một động cơ điện. RIA Novosti đã đưa tin về nó một ngày trước đó, đề cập đến dịch vụ báo chí của trung tâm thử nghiệm khoa học.

Vào giữa tháng này, đại diện của viện đã đến thăm FSUE SibNIA im. SA Chaplygin”, nơi họ kiểm tra phòng thí nghiệm bay tại căn cứ Yak-40, nơi dự kiến thử nghiệm một đơn vị đầy triển vọng trong tương lai. Các chuyến bay thử nghiệm dự kiến sẽ diễn ra trong 2 năm. Kế hoạch lắp đặt động cơ điện nhiệt độ cao mới nhất trên chất siêu dẫn và hệ thống làm mát ở mũi máy bay, do ZAO Superox chế tạo theo lệnh của FPI. Hãy nhớ lại rằng thiết bị này là một sự phát triển độc đáo trong nước, có thể mang lại lợi thế hữu hình về mật độ điện và hiệu quả của các thành phần của hệ thống lắp đặt hỗn hợp, so với các thiết bị điện truyền thống.

Đổi lại, thay vì một trong ba động cơ ở "đuôi" của phòng thí nghiệm bay, một tổ máy tuabin khí trục cánh quạt với máy phát điện, do USATU phát triển, sẽ được lắp đặt. Các đơn vị hệ thống điều khiển và pin sẽ được đặt trong cabin Yak-40. Các kỹ sư thử nghiệm cũng sẽ ở đó trong suốt chuyến bay. Mục tiêu chính của các cuộc thử nghiệm sắp tới là tạo ra một nhà máy điện hybrid, trong tương lai có thể được lắp đặt trên các máy bay liên vùng đầy hứa hẹn của Nga.